1. TTL nedir ve USB'nin bununla ne ilgisi var?

Her nasılsa, Ali çok ucuz bir şeye dikkatimi çekti. usb'den uart'a dönüştürücü. İlk başta bu şeyin gerçekte ne olduğundan tam olarak emin değildim. İngilizce ürün adı şöyle görünüyordu: "USB'den TTL'ye dönüştürücü UART modülü CH340G CH340 3.3V 5V anahtarı". UART ve CH340G yongasından bahsedilmesi şüpheleri gideriyor gibiydi, ancak modülün alt tarafındaki fotoğrafta da görülen "USB'den TTL'ye" ibaresini beğenmedim. Gerçek şu ki, bu ifadenin bir anlamı yok, bu da özgür yorumlama için geniş bir alan açtığı anlamına geliyor.

Teorik olarak, Rusçaya çevrilmiş " ifadesi USB'den TTL'ye", "USB'yi TTL'ye dönüştürmek" anlamına gelmelidir. Şu anda USB'nin ne olduğunu kimsenin açıklamasına gerek yok, ancak çoğu kişi TTL'yi duymadı. Bu nedenle, tarihe dönelim ve görelim TTL nedir?.

İlginç bir şekilde, hem Google hem de Yandex, "TTL nedir" sorusuna yanıt olarak, TTL ile ilgili tamamen farklı bir alandan bağlantılar verdi. Peki elektronik ile ilgili olarak nedir? Rusça'daki TTL kısaltması, İngilizce versiyonundan farklı değildir ve şu anlama gelir: transistör-transistör mantığı (TTL). Başlangıçta, bu kavram bazılarının iç yapısının özelliklerini ima etti. dijital mikro devreler, devre ve teknolojik olanlar dahil olmak üzere bir dizi teknik çözüm. Diğer şeylerin yanı sıra, TTL standardı ayrıca bir yöntem belirler. mantıksal sinyal kodlaması. Bu nedenle, örneğin, ortak güç kablosuna yakın bir voltaj tarafından mantıksal bir sıfır kodlandı. Ayrıca, ortak tel güç kaynağının eksi ucuna bağlandı ve sıfır potansiyel - "toprak" olarak alındı. Ve mantıksal birim, + 5V besleme voltajına yakın bir voltajla kodlandı. +5V besleme geriliminin kendisi de TTL standardının ayrılmaz bir parçası haline geldi.

Bir zamanlar TTL mikro devrelerinin çok yaygın olduğu belirtilmelidir. Sovyetler Birliği'nde belki de en ünlüsü K155 serisiydi. Geniş uygulama Bu ve benzeri mikro devreler, donanım geliştiricilerini uyumluluk amacıyla TTL standardı tarafından sağlanan mantık sıfır ve mantık bir sinyallerini kodlamak için aynı yöntemlere uymaya zorladı.

Ama hiçbir şey yerinde durmuyor. TTL yongaları üzerine kurulu çift ​​kutuplu transistörler, kısa süre sonra geçerliliğini yitirdi. Hem hız hem de enerji tüketimi açısından daha modern mikro devrelere büyük ölçüde kaybettiler. MIS yapılarına (metal-yalıtkan-yarı iletken) dayalı diğer mikro devre aileleri ile değiştirilmeye başlandı ve basit bir şekilde - Alan Etkili Transistörler. Ancak sinyal kodlama standardı eskimeyecekti, pek çok yeni mikro devre, TTL ile doğrudan ilişkili olmasa bile, TTL ile uyumlu kaldı. TTL mikro devrelerinin kendileri yavaş yavaş tarihin bir parçası haline geldi (bu güne kadar amatör tasarımlarda kullanılmaya devam etmelerine rağmen) ve ortak adları - TTL kısaltması - biraz farklı bir anlam kazandı. Şimdi TTL"TTL mikro devrelerinde kullanılan mantıksal sıfırları ve birleri kodlamak için voltaj seviyesi standardı" olarak yorumlanmalıdır.

Ve yukarıdakilerin ışığında, "USB'den TTL'ye" kelimeleri ne anlama gelebilir? Sanırım bu cümlenin neden anlamsız olduğu şimdi anlaşıldı.

2. CH340G çipindeki arayüz dönüştürücü

Sonunda bu ürünü sipariş ettim. Bana nakliye ile 44.30 rubleye mal oldu, yani neredeyse hiçbir şey için. Ancak ucuz kötü anlamına geldiğinde durum böyle değildir. Bağlandığında, sistemde hemen tanımlandı (Windows 8.1). Sürücülerle ilgili herhangi bir sorun yoktu. Daha önce CH340'a (USB-COM adaptör kablosu biçimindeki) başka bir dönüştürücü bağlamıştım, bu nedenle sürücü zaten kurulmuştu. Geçen sefer bir sürücü aramaya ve manuel olarak kurmaya gerek olmadığını söylemeliyim - her şey yolunda gitti otomatik mod. Şimdi daha erken yüklü sürücü yeni cihazı hemen tanıdı.

Beklendiği gibi, daha önce satın aldıklarım gibi bir USB-UART dönüştürücü olduğu ortaya çıktı. Yararlı sinyallerden yalnızca TXD ve RXD de modül konektörüne gönderilir. Tabii ki, bu bana uymadı. Mikroçip olduğunu bilmek CH340G eksiksiz* bir setin oluşmasını sağlar RS232 sinyalleri, Bu modülü daha da geliştirilmesi beklentisiyle satın aldım. bu arada, yani Düşük fiyat- bu büyük ölçüde "aşağılığın" bir sonucudur bu modül. Yalnızca TXD ve RXD sinyalleriyle, yetenekleri ciddi şekilde sınırlıdır. Ancak tam bir RS232 sinyali seti ile, modülün yetenekleri ve kapsamı gerçekten tükenmez hale gelir (RS232 girişlerini ve çıkışlarını kesinlikle amaçlanan amaçları için kullanmak hiç gerekli değildir). Böyle bir bağlantı noktası, düşük bit olarak bile kabul edilebilir paralel bağlantı noktasıüç çıkışta keyfi sinyal ayarı ve dört girişin durumunun keyfi yoklaması ile. bu sitede görebilirsin farklı değişkenler aynı modülü kullanarak. Ancak tam bir sinyal setine sahip bir dönüştürücü genellikle çok daha pahalıya mal olur. Neden fazla ödeme? Havya ile arkadaş olanlar için, en uygun çözüm- "yarı mamul" satın alın ve onu tam duruma getirin.

* RS232 sinyallerinin "tam" kümesi altında, burada sinyalleri kastediyoruz COM bağlantı noktası, RS232 standardı COM'da kullanılmayan diğer birçok sinyali sağlamasına rağmen.

Modülün, biri USB'den besleme voltajını işaret eden ve diğer ikisinin TXD ve RXD sinyallerinin durumunu gösteren (mantık sıfırda, yani voltaj olduğunda yanar) üç LED'e (tümü kırmızı) sahip olduğunu ekleyeceğim GND'ye göre düşüktür).

3. UART modülünün tam teşekküllü bir RS232TTL'ye dönüştürülmesi

Genel olarak, tüm iyileştirme yalnızca mikro devrenin karşılık gelen bacaklarına lehimlemeden ibaretti. Bunu yapmak için önce ısıyla daralan bir kabukta bir pencere kesmek gerekiyordu. Sonuçların uygunluğu cips CH340G Ve RS232 sinyalleri Tablo 1'deki tabloya bakın.

Tablodan da görülebileceği gibi, TXD ve RXD dışındaki tüm sinyaller mikro devrenin aynı tarafındadır, ancak TXD ve RXD zaten konektöre çıkar, bu nedenle ek kabloları yalnızca bir tarafa lehimlemek gerekiyordu.

4. Dönüştürücüyü CH340G çipinde test etme

Modülün çalıştığından ve COM bağlantı noktasında bulunan tüm sinyallerin çalışmasını gerçekten sağladığından emin olmak için kapsamlı testini yaptım. Tüm testler, dedikleri gibi, sorunsuz bir şekilde geçti ve bu arayüz dönüştürücünün, bir bilgisayara bağlantı gerektiren herhangi bir cihazda ve tasarımda kullanılması önerilebileceği sonucuna vardım. RS232TTL. Makalede açıklandığı gibi bir mikrodenetleyici programcısı olarak kullanım dahil.

Test, Perpetuum M programı için çeşitli senaryolar kullanılarak gerçekleştirilmiştir.Kendi dönüştürücünüzü de test edebilirsiniz. İndirin (bir arşivde paketlenirler) ve ayrı ayrı. Komut dosyalarındaki bağlantı noktası numarasını kontrol etmeyi ve gerekirse değiştirmeyi unutmayın, aksi takdirde çalışmazlar. Davanızdaki bağlantı noktası numarasını gönderici aracılığıyla öğrenebilirsiniz. Windows cihazları. Her senaryonun başında (ve açılabilirler) Metin düzeltici, örneğin not defteri) "PortName="COM3";" satırını göreceksiniz. 3 sayısı yerine ihtiyacınız olan sayıyı girin. Örneğin, bir modül bağlandığında Aygıt Yöneticisi'nde bir COM4 aygıtı görünüyorsa, her senaryoda "COM3" yerine "COM4" belirtmeniz gerekir.

Şimdi size test süreci hakkında daha fazla bilgi vereceğim. İlk önce konektörün pimleri arasına bir jumper taktım Teksas Ve RXD Böylece vericiden gelen veriler hemen alıcıya ulaşır. Böylece, verileri kendisine iletebilmesi için bağlantı noktasını "döngüye" bağladım. Bu, başka bir bağlantı noktasına bağlanmadan hem vericiyi hem de alıcıyı aynı anda test etmenizi sağlar. Sonra "COM bağlantı noktasını bir dosya aktararak test etme" komut dosyasını çalıştırdım ve rastgele açılan 653 KB'lik bir dosya seçtim. Dosya kopyalama başarılı oldu. Kopyalanan dosyanın, UART modülünün alıcısının ve vericisinin sağlığını gösteren orijinaliyle tamamen aynı olduğu ortaya çıktı.

Ardından, daha önce her durum için karşılık gelen çıkışa bir voltmetre bağladıktan sonra "TXD COM bağlantı noktası çıkışını test et", "DTR COM bağlantı noktası çıkışını test et" ve "RTS COM bağlantı noktası çıkışını test et" komut dosyalarını sırayla çalıştırdım. Programın iletişim kutusuna sıfırlar ve birler girerek port çıkışlarında başarılı bir şekilde görüntülendiğinden emin oldum. Aynı zamanda, TXD çıkışının mantık seviyelerini tersine çevirmeden, yani sıfır çıktı olduğunda gösterdiği ortaya çıktı, alçak gerilim, bir - yüksek çıktı alırken ve DTR ve RTS çıkışları ters çevirme ile çalışır. Geliştirme aşamasında bu modülü kullanırken bu dikkate alınmalıdır.

Ardından, dört bağlantı noktası girişinin durumunu gerçek zamanlı olarak görüntüleyen "COM bağlantı noktası girişlerini test et" komut dosyasını başlattım: CTS, DSR, RI, DCD. 5.6K'lık bir dirençle, girişlerin her birini tek tek ortak bir kabloya (GND) veya + 5V güç hattına bağlamaya başladım. Aşağıdaki çıktı. Tüm girdiler çalışır durumda, hepsi bir yazılım anketi sırasında ters bir durum veriyor. Hepsinde besleme voltajına bir "çekme" vardır, yani "asılı" giriş mantıksal bir birim seviyesine sahiptir ve buna göre ters çevirme nedeniyle yazılım tarafından "0" olarak okunur. Girişi 5,6K'lık bir direnç aracılığıyla GND konektör pimine bağlarken, her giriş kolayca bir mantık sıfır durumuna geçer (programlı olarak "1" olarak okunur), bu, yerleşik "çekme" direncinin en az bir olduğu anlamına gelir. büyüklük sırası 5.6K'dan yüksek. PL2303 yongasını temel alan modüllerde, düşük direnci nedeniyle yerleşik "çekmeyi" "öldürmenin" çok daha zor olduğunu unutmayın.

Özetlemek gerekirse: UART aracılığıyla seri veri aktarımı olasılığına ek olarak, bağımsız olarak kontrol edilen üç çıkışımız var ( TXD, DTR, RTS), bunlardan biri doğrudan (TXD) ve ikisi ters, ayrıca besleme voltajına bir "çekme" ile dört yazılım yoklamalı ters giriş ( CTS, DSR, RI, DCD). UART'ı kullanmayı planlıyorsanız, TXD çıkışı UART vericisinden gelen sinyal olduğundan, yalnızca iki bağımsız çıkış olacaktır. Bu, girdiler için geçerli değildir - yine de dört tane olacaktır.

Bu modüle bağlı mikro devrelerin hangi voltajla beslendiğine bağlı olarak, jumper'ı yeniden düzenleyerek çıkışlardaki mantıksal birimin seviyesini değiştirmenize izin verdiği iddia edilen bir olasılık daha söylemeliyim: 5V veya 3.3V. Yani, eşleştirme seviyeleri sorunu çözülüyor. Bu "çip" hakkında biraz küçümseyerek yazıyorum çünkü garip bir şekilde uygulanıyor ve güven uyandırmıyor. Ancak buna özel bir ihtiyaç yoktur, çünkü seviyeleri uyumlu hale getirmek 5V ve 3.3V arasında başka şekillerde kolaydır. Ve olay şu. Modülün üç pini vardır: 5V, VCC ve 3.3V. Bir atlama teli ile (hatta kite dahildir) 5V ve VCC'yi veya VCC ve 3,3V'u kapatabilirsiniz. Veya hiç ayarlayamazsınız, çünkü bir jumper'ın tamamen yokluğunda, her şey sanki VCC ile 3.3V arasına kurulmuş gibi çalışır. 5V pimindeki voltaj, + 5V kablo voltajına karşılık gelir USB girişi. VCC piminde, bir jumper olmadığında, yaklaşık 3,8V ve 3,3V piminde - yaklaşık 3,2V'luk bir voltaj vardır. Atlama teli 5V ile VCC arasına takılırsa, prensipte soru yoktur - TTL seviyeleri çalışır, yani mantıksal birim beş volta ulaşır. Ancak VCC ile 3,3V arasına bir atlama teli takarsanız, sorular ortaya çıkar, çünkü bu durumda 3,3V pimindeki voltaj 3,8V'a yükselir (atlama teli takılmadan önce VCC'de olduğu gibi) ve mantıksal birim port çıkışları 3,6 ...3,8V'a ulaşır ki bu 3,3V için çok fazladır. Çıkışlara bir jumper takılı olmadan, ünite seviyesi de 3,6 ... 3,8V'a ulaşır. Belki bu durumda hiçbir şey yanmaz, ancak izin verilen maksimum değerlere yapılan vurgu güvenilirlik için en iyi faktör değildir.

5. CH340G dönüştürücünün avantajları ve dezavantajları

Eksiklikler arasında, yetkin bir yaklaşımla göz ardı edilebilecek yalnızca iki küçük önemsiz şeyi not ettim. Bunlardan biri, 3.3V standardı ile tamamen başarılı bir anlaşma değil. Ancak 3.3V güç kullanmıyorsanız veya kullanıyorsanız, ancak seviyeleri eşleştirme görevi sizin için sorun değilse, o zaman her şey yolunda demektir. İkinci eksi, bu modülün aynı renkteki tüm LED'lerinin kırmızı olmasıdır, bu da onlara göre gezinmek isterseniz konumlarını hatırlamanızı sağlar. Ancak gerçek uygulamada, LED'lere olan ihtiyaç o kadar büyük değildir ve bunlara hala ihtiyaç duyulursa, bunları kendi LED'lerinizle değiştirebilirsiniz.

Kesinlikle daha fazla artı var. Her şeyden önce, sürücülerle ilgili sorunların olmamasından memnun. Yukarıda söylediğim gibi, mikro devreler için Windows için CH340 sürücüleri dahil olmak üzere otomatik olarak kurulur. son sürümlerİŞLETİM SİSTEMİ. Ancak PL2303 çipindeki dönüştürücülerle her şey çok daha karmaşık. Eski çipler için yenileri için sürücü yok Windows sürümleri. Ve geçmişteki eski mikro devreler deniz kenarında serbest bırakıldı. Yanılmıyorsam, geliştiricilerin eski mikro devreleri desteklememesinin nedeni buydu. Görünüşe göre bir tür telif hakkı sorunu vardı - piyasada pek çok sahte mikro devre vardı. Ve sonra geliştiriciler, yeni mikro devrede temelde hiçbir şeyi değiştirmeden, yalnızca sürücünün isteğine nasıl yanıt verdiğini değiştirdiler. "Sen kimsin?" Sorusuna kabaca konuşursak, yeni mikro devre "Ben Vasya-artıyım" yanıtını vermeye başladı. Ve sürücü "Ben Vasya'yım" cevabını alırsa, bu mikro devreye şöyle der: "Ormandan geç, Vasya artı olmadan." yani teknik olarak yeni sürücü eski çip ile iyi çalışabilir. Bildiğim kadarıyla, bu beladan kurtulmanın yolları bile var - ya yeni sürücü bir şekilde eski çiple çalışmak zorunda kalıyor ya da eski sürücü yeni işletim sistemine "bağlandı".

Bu modülün bir diğer kolaylığı da CH340G çipinin pin aralığının çok daha büyük olması, dolayısıyla lehimlemenin çok daha kolay olması. Bu mikro devrede, görünüşe göre tüm durumlar için pimlerin olduğu PL2303'ün aksine, aralarında temelde yalnızca en gerekli olan yalnızca 16 pim vardır.

Kanımca, girişlerin "yukarı çekilmesinin" yüksek direnci de bir artı olarak kabul edilebilir, bu da mantıksal sıfırın akımını azaltır, bu da sinyal kaynağına daha az gereksinim getirmesi anlamına gelir. Girişime karşı koruma gereksinimleri çok yüksekse, harici bir dirençle kolayca ek bir "çekme" düzenleyebilirsiniz. Bu modülü rol olarak kullanırken (bkz. sağdaki şekil), aynı dirence sahip (1K ... 4.3K) tüm dirençleri kurabilirsiniz. Yani, CTS girişindeki direnci büyük ölçüde küçümsemek gerekli değildir.

Geçmişte geçirdiğimi ekleyeceğim karşılaştırmalı test mikro devrelerde iki dönüştürücü PL2303 Ve CH340. CH340 kesinlikle kazandı - aşırı modlarda, onunla çalışırken başarısızlıklar elde etmek çok daha zordu. Farklı bir tasarıma sahip bir dönüştürücü olmasına rağmen (adaptör kablosu), ancak bana öyle geliyor ki, CH340 ailesinin diğer dönüştürücü modellerinin daha az güvenilir olmaması beklenebilir.

Bu makale hakkında sorularınız veya yorumlarınız varsa, yazın veya mail.ru (jkit kutusu).

Bir site ziyaretçisiyle yazışmalardan

05/12/2017 Misafir:
Merhaba Eugene.
.htm
Aynı dönüştürücüye sahibim (bire bir).
Gerçek şu ki, FlySky i6 ekipmanını 10 kanala yeniden başlatmam gerekiyor. Başlangıçta atlama teli "VCC-3V3" konumundadır. Olduğu gibi bırakılması gerektiğini doğru anladım mı? Üzgünüm, ama konu dışıyım, bu yüzden bu soruyu soruyorum. Hiçbir şeyi yakmak istemiyorum.

14.05.2017
Merhaba Vladimir!
Sorunuzun cevabı bağlıdır özellikler CH340G'de modülü bağladığınız ekipman. Bu ekipmanla karşılaşmadım, bu yüzden kesin olarak söyleyemem. Verdiğiniz link 404 hatası veriyor ama link çalışsa bile o ekipmanı detaylı olarak anlayacak zaman bulamam. Önce VCC-3V3'ü deneyin. Daha kötüye gideceğini sanmıyorum. Her ihtimale karşı, her sinyal kablosuna 1 kΩ direnç koyun (bunun nedeni aslında 3,3 V değil, daha fazla olmasıdır).

05/14/2017 Misafir:
Merhaba Eugene.
Tavsiye için teşekkürler! Aslında, küçük başlamak daha iyidir.
Ve 1 kOhm, hangi akıma bağlı? (Sadece sinyal kablosundan hangi akımların geçtiğini bilmiyorum ve hiçbir yerde bulamadım)

17.05.2017
Merhaba Vladimir!
Soru yanlış ifade edilmiş. Akımı neden bilmeniz gerekiyor? 1 kOhm'u "gözle" aldım, acil bir durumda bir yerde, hatta bir şekilde dirence 5 V uygulanırsa (ve teoride daha fazlası yakınlarda olmamalıdır), o zaman akım olacaktır. Olumsuz sonuçlara yol açmaması gereken 5 mA olmalıdır.

17.05.2017 Misafir:
Merhaba Eugene.
Akım hakkında konuştu, çünkü sıfıra yakınsa direnç boyunca voltaj düşüşü olmaz ve çıkış 3,3 V yerine aynı 3,6 V olur. Ama reasüransınızın anlamını anladım, yorum için teşekkürler.

19.05.2017
Merhaba Vladimir!
Tamamen doğrusal olmayan elemanlar vardır. Ve mesele şu ki, fazladan 0,3 V voltajla bir şeyi kırabilir, ancak voltajdaki küçük bir artış bile aniden akımda doğrusal olmayan hızlı bir artışa neden olabilir. Örneğin girişlerdeki koruyucu diyotlar vs. açılabilir. Direnç devreye doğrusallık verir ve böyle bir olay gelişimini engeller. Ve normal akımlar genellikle küçüktür (her zaman olmasa da), bu nedenle bir direnç araya girmemelidir. Bir istisna, girişte düşük dirençli bir çekmedir. Ardından direnç, "aşılmasına" izin vermeyecek ve çalışmayacaktır. Bu, bir osiloskop veya hatta bir voltmetre (statik modda) tarafından algılanır.

19.05.2017 Misafir:
Merhaba Eugene.
Ayrıntılı açıklama için çok teşekkür ederim. Şimdi en azından böyle bir korumanın mekanizmasını anlıyorum. Ve sonra Çinlilerin, yük açıldığında düşüşü hesaba katarak voltajı kasıtlı olarak abartabileceklerini düşündüm. Şimdi bunun sadece bir kusur olduğu açık.

20.05.2017
Merhaba Vladimir!
Yük bağlandığında voltajın "düşmemesi" için çıkışın yük kapasitesi artırılır. Bunun için "ekstra" voltaj eklenmez. Elbette 3,3V yerine 3,6V o kadar fazla değil ve bu nedenle herhangi bir şeyin kırılması pek olası değil. Ancak, 3,3 V'luk bir kaynakla çalışan bir mikro devrenin girişine 3,8 V sağlamak tehlikelidir, çünkü ekstra 0,5 V zaten girişte koruyucu bir diyot açabilir ve çıkış yük kapasitesi yüksekse, bağlı girişe zarar verir. "Güvenlik" direnci bunu engeller.